JP3520867B2 - Signal processing device and its cooling method, and radio receiver provided with the signal processing device and its cooling method - Google Patents
Signal processing device and its cooling method, and radio receiver provided with the signal processing device and its cooling methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば移動体通
信や衛星通信等の基地局無線装置に適用され、高周波受
信部を冷却して所望の信号を受信する信号処理装置及び
その冷却方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal processing apparatus applied to a base station radio apparatus for mobile communication, satellite communication, etc., for cooling a high frequency receiving section to receive a desired signal, and a cooling method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】図2は、従来の無線受信機の基本構成を
示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明す
る。2. Description of the Related Art FIG. 2 is a block diagram showing the basic configuration of a conventional radio receiver. Hereinafter, description will be given with reference to this drawing.
【0003】従来の無線受信機は、アンテナ端子1と、
アンテナ端子1から入力された受信信号から所望の帯域
の信号を選択する受信帯域通過濾波器2と、受信帯域通
過濾波器2の出力を所望のレベルまで低雑音で増幅する
受信低雑音増幅器3と、受信低雑音増幅器3で増幅され
た受信信号を出力するための受信信号出力端子4とを備
えている。また、受信帯域通過濾波器2及び受信低雑音
増幅器3は、真空容器5中に真空封入され、真空断熱層
6により外部に対して真空断熱されるとともに、冷凍機
7により冷却ステージ8上で冷却される。さらに、受信
低雑音増幅器3に動作電力を供給するための第一電源端
子9と、冷凍機7に動作電力を供給するための第二電源
端子10とがそれぞれ設けられている。真空容器5及び
冷凍機7は、筐体11に収容される。A conventional radio receiver has an antenna terminal 1 and
A reception band-pass filter 2 for selecting a signal in a desired band from a reception signal input from the antenna terminal 1, and a reception low-noise amplifier 3 for amplifying the output of the reception band-pass filter 2 to a desired level with low noise. , And a reception signal output terminal 4 for outputting the reception signal amplified by the reception low noise amplifier 3. The reception band-pass filter 2 and the reception low-noise amplifier 3 are vacuum-sealed in a vacuum container 5, vacuum-insulated to the outside by a vacuum heat insulating layer 6, and cooled on a cooling stage 8 by a refrigerator 7. To be done. Further, a first power supply terminal 9 for supplying operating power to the reception low noise amplifier 3 and a second power supply terminal 10 for supplying operating power to the refrigerator 7 are provided respectively. The vacuum container 5 and the refrigerator 7 are housed in a housing 11.
【0004】真空容器5は、内部を真空状態に保持し、
真空断熱層6によって真空断熱することにより、外部か
らの熱侵入を遮断する構造となっている。真空容器5の
内部に封入された受信帯域通過濾波器2及び受信低雑音
増幅器3は、冷凍機7により、例えば70K程度の極め
て低い温度に冷却される。ここで、冷凍機7は、ヘリウ
ムガス等の圧縮・膨張による熱交換サイクルを利用する
ことにより、70K程度の極めて低い温度を長時間安定
して維持できるものであり、市販の製品を利用すること
ができる。The vacuum vessel 5 holds the inside in a vacuum state,
Vacuum heat insulation is performed by the vacuum heat insulating layer 6, so that the heat intrusion from the outside is blocked. The reception band pass filter 2 and the reception low noise amplifier 3 enclosed in the vacuum container 5 are cooled by the refrigerator 7 to an extremely low temperature of, for example, about 70K. Here, the refrigerator 7 can stably maintain an extremely low temperature of about 70 K for a long time by using a heat exchange cycle by compression / expansion of helium gas or the like, and a commercially available product should be used. You can
【0005】このように、受信帯域通過濾波器2及び受
信低雑音増幅器3を極低温に冷却することにより、これ
らで発生する熱雑音を低減することができる。その結
果、図2に示した無線受信機の雑音指数は大幅に改善さ
れ、受信感度が大幅に改善される。従って、図2に示し
た無線受信機を用いることにより、低いレベルの受信信
号に対しても例えば規定されたC/N(搬送波電力/雑
音電力)の受信出力を得ることができる、規定されたC
/Nの受信出力を得るのに必要な送信側の送信電力が小
さくて済む等の効果を得ることができる。無線受信機
は、受信信号がアンテナ端子1に入力されるまでの損失
を低減するために、屋外やアンテナ鉄塔の塔頂部近傍に
設置されることが多い。As described above, by cooling the reception band-pass filter 2 and the reception low noise amplifier 3 to an extremely low temperature, it is possible to reduce the thermal noise generated therein. As a result, the noise figure of the radio receiver shown in FIG. 2 is greatly improved, and the reception sensitivity is greatly improved. Therefore, by using the radio receiver shown in FIG. 2, it is possible to obtain a reception output of, for example, a prescribed C / N (carrier power / noise power) even for a received signal of a low level. C
It is possible to obtain the effect that the transmission power on the transmission side required to obtain the reception output of / N is small. The radio receiver is often installed outdoors or near the top of the antenna tower in order to reduce the loss until the received signal is input to the antenna terminal 1.
【0006】真空容器5内は、真空断熱のため真空状態
に保持されることが必要となる。しかしながら、例えば
移動体通信の基地局として使用するために無線受信機を
上記のように屋外やアンテナ鉄塔の塔頂部近傍に設置す
る場合、施工を容易にするため、小型・軽量である必要
がある。従って、真空容器5内を常時真空排気するため
の真空ポンプを無線受信機に付加することは望ましくな
い。また、定期的に保守の必要な真空ポンプを外付けし
て用いることは、保守の間隔が短くなることにより、通
信サービスを提供するための運用コストを押し上げるこ
とになるので、望ましくない。The inside of the vacuum container 5 must be maintained in a vacuum state for vacuum heat insulation. However, when the wireless receiver is installed outdoors or near the tower top of the antenna tower as described above for use as a base station for mobile communication, for example, it is necessary to be small and lightweight in order to facilitate the construction. . Therefore, it is not desirable to add a vacuum pump for constantly evacuating the inside of the vacuum container 5 to the wireless receiver. In addition, it is not desirable to externally use a vacuum pump that requires regular maintenance, because the maintenance interval is shortened and the operating cost for providing communication service is increased.
【0007】従って、真空容器5内を真空状態に保持す
る手段としては、真空断熱層6内のガス圧力の増加を抑
制するゲッター材12を真空容器5内に設けることが一
般的である。ゲッター材12は、水素ガスを吸着できる
ものを使用することが多い。その理由は、一般に、表面
処理を行ったステンレス材で真空容器5が作製されてい
ることにより、真空断熱層6内に排出されるガスとして
水素ガスを多く含むためである。また、ゲッター材12
は、その材質に応じて決まっている温度によって、真空
中で加熱処理される。これにより、多量のガスを吸着す
ることのできる清浄な活性化した合金表面が露出するの
で、ガス吸着を始めることができる。そのため、ゲッタ
ー材12は、活性化のためのヒータ13を内蔵するとと
もに、通電用のヒータ用端子14,15を有する。この
ようなゲッター材として、例えば、Zr(ジルコニウム)
を主成分とする合金からなるHS404やHS405
(日本ゲッターズ株式会社の商品名)等、市販のゲッタ
ー材を使用できる。なお、このようなZrを主成分とす
る合金に代えて、Ba(バリウム)、Ti(チタニウム)、
又はV(バナジウム)を主成分とする合金をゲッター材と
して使用しても良い。Therefore, as a means for keeping the inside of the vacuum container 5 in a vacuum state, it is general to provide a getter material 12 in the vacuum container 5 for suppressing an increase in gas pressure in the vacuum heat insulating layer 6. As the getter material 12, a material that can adsorb hydrogen gas is often used. The reason is that, in general, since the vacuum container 5 is made of a surface-treated stainless material, a large amount of hydrogen gas is contained as a gas discharged into the vacuum heat insulating layer 6. Also, the getter material 12
Is heat-treated in vacuum at a temperature determined according to its material. This exposes a clean and activated alloy surface capable of adsorbing a large amount of gas, so that gas adsorption can be started. Therefore, the getter material 12 has a heater 13 for activation incorporated therein and also has heater terminals 14 and 15 for energization. As such a getter material, for example, Zr (zirconium)
HS404 and HS405 made of alloys containing
Commercially available getter materials such as (trade name of Nippon Getters Co., Ltd.) can be used. Instead of such an alloy containing Zr as a main component, Ba (barium), Ti (titanium),
Alternatively, an alloy containing V (vanadium) as a main component may be used as the getter material.
【0008】さらに、ゲッター材12は、ガス吸着する
表面が吸着したガスにより飽和しても、再び加熱活性化
処理を行うことにより、引き続きガスを吸着できるよう
になる。加熱活性化処理は、ゲッター材12表面に吸着
したガスの一部を真空中に放出させるだけではなく、一
部のガスを表面層からゲッター材12内部に取り込ませ
るためである。従って、ゲッター材12内部に取り込ん
だガス量の分だけ、さらに表面にガスを吸着できるよう
になる。Further, even if the getter material 12 is saturated with the adsorbed gas on the surface for adsorbing the gas, the getter material 12 can continue to adsorb the gas by performing the heat activation treatment again. The heat activation treatment is for not only releasing a part of the gas adsorbed on the surface of the getter material 12 into a vacuum but also incorporating a part of the gas into the getter material 12 from the surface layer. Therefore, the gas can be further adsorbed on the surface by the amount of the gas taken into the getter material 12.
【0009】これに加え、例えば70K程度の極めて低
い温度に、真空容器5内を冷却することも一般に行われ
ている。つまり、活性炭等のガス吸着材16を冷却ステ
ージ8に取り付け、低温で顕著となるガスの擬集捕獲作
用を利用して、真空断熱層6内のガス圧力の増加を抑制
する機構として動作させる。これらの処置により、冷凍
機7が低温を保持したまま連続的に運転していれば、1
0年程度の長期にわたって真空断熱層6内のガス圧力を
充分問題ない範囲内で低く保てることが分かっている。In addition to this, it is also common to cool the inside of the vacuum container 5 to an extremely low temperature of, for example, about 70K. That is, the gas adsorbent 16 such as activated carbon is attached to the cooling stage 8, and it is operated as a mechanism that suppresses an increase in the gas pressure in the vacuum heat insulating layer 6 by utilizing the pseudo-gathering and trapping action of the gas that is remarkable at low temperature. With these measures, if the refrigerator 7 is continuously operated while keeping the low temperature,
It is known that the gas pressure in the vacuum heat insulating layer 6 can be kept low within a range where there is no problem for a long period of about 0 years.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ゲッター材12の活性
化は、真空断熱層6を真空封止する前に行われる。その
後、二箇月以上の長期にわたって冷凍機7が運転されず
に室温で保管されることにより、真空断熱層6内部のガ
ス圧力が高まってしまう場合がある。また、停電等によ
り冷凍機7が停止して温度が上昇することにより、ガス
吸着材16に捕獲されていたガスが真空断熱層6内に放
出される場合もある。しかしながら、これらの場合に
は、真空断熱が劣化していることにより、外部からの熱
流入が多いため、冷凍機7を起動しても冷却できない場
合があった。The getter material 12 is activated before the vacuum heat insulating layer 6 is vacuum-sealed. After that, the refrigerator 7 is not operated for a long period of two months or more and stored at room temperature, so that the gas pressure inside the vacuum heat insulating layer 6 may increase. In addition, the gas trapped by the gas adsorbent 16 may be released into the vacuum heat insulating layer 6 due to the refrigerator 7 stopping and the temperature rising due to a power failure or the like. However, in these cases, since the heat insulation from the outside is large due to the deterioration of the vacuum heat insulation, it may not be possible to cool even if the refrigerator 7 is started.
【0011】 この発明は、上述した事情を鑑みてなさ
れたもので、冷却機構が停止して真空断熱が劣化したこ
とにより、そのままでは冷却機構を起動しても冷却でき
ない場合において、自動的に真空断熱を改善することに
より冷却機構による冷却を可能とする冷却方法と、その
冷却方法を実現する機構を有している信号処理装置とを
提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and when the cooling mechanism is stopped and the vacuum heat insulation is deteriorated so that the cooling mechanism cannot be cooled even if the cooling mechanism is started as it is, a vacuum is automatically generated. An object of the present invention is to provide a cooling method that enables cooling by a cooling mechanism by improving heat insulation, and a signal processing device having a mechanism that realizes the cooling method.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、真空断熱層に覆われ、冷却
機構で冷却され、入力信号を処理する信号処理部と、上
記真空断熱層内のガス圧力の増加を抑制する熱活性化型
のゲッター材と、このゲッター材を加熱して活性化する
ヒータとを備えた信号処理装置に係り、冷却開始時に上
記ヒータへ通電する通電制御部をさらに備えていること
を特徴としている。In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is covered with a vacuum heat insulating layer, cooled by a cooling mechanism, and a signal processing unit for processing an input signal; A signal processing device equipped with a heat-activated getter material that suppresses an increase in gas pressure in the heat insulation layer and a heater that heats and activates the getter material. It is characterized by further including a control unit.
【0013】また、請求項2記載の発明は、真空断熱層
に覆われ、冷却機構で冷却され、入力信号を処理する信
号処理部と、上記真空断熱層内のガス圧力の増加を抑制
する熱活性化型のゲッター材と、このゲッター材を加熱
して活性化するヒータとを備えた信号処理装置に係り、
冷却開始時に上記ヒータへ通電し、所定条件成立後に冷
却機構へ通電を切り替える通電制御部をさらに備えてい
ることを特徴としている。The invention according to claim 2 is a signal processing unit which is covered with a vacuum heat insulating layer, is cooled by a cooling mechanism, and processes an input signal, and heat which suppresses an increase in gas pressure in the vacuum heat insulating layer. An activation type getter material, and a signal processing device provided with a heater for heating and activating the getter material,
It is characterized by further comprising an energization control unit that energizes the heater at the start of cooling and switches energization to the cooling mechanism after a predetermined condition is satisfied.
【0014】また、請求項3記載の発明は、請求項2記
載の信号処理装置に係り、上記所定条件成立後とは一定
時間経過後であることを特徴としている。The invention according to claim 3 relates to the signal processing device according to claim 2, characterized in that a certain time has elapsed after the satisfaction of the predetermined condition.
【0015】また、請求項4記載の発明は、請求項2又
は3記載信号処理装置に係り、上記通電制御部は、上記
冷却機構又は上記ヒータのどちらか一方へ通電を切り替
えるリレーと、このリレーを制御するシーケンサとから
なることを特徴としている。The invention according to claim 4 relates to the signal processing device according to claim 2 or 3, wherein the energization control section switches a power supply to either the cooling mechanism or the heater, and the relay. It is characterized by consisting of a sequencer for controlling the.
【0016】また、請求項5記載の発明は、請求項1乃
至4のいずれか1に記載の信号処理装置に係り、上記信
号処理部の主たる部分が超伝導材料で構成されているこ
とを特徴としている。The invention according to claim 5 relates to the signal processing device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the main part of the signal processing part is made of a superconducting material. I am trying.
【0017】また、請求項6記載の発明は、請求項5記
載の信号処理装置に係り、上記超伝導材料が高温超伝導
体であることを特徴としている。Further, the invention according to claim 6 relates to the signal processing device according to claim 5, characterized in that the superconducting material is a high-temperature superconductor.
【0018】また、請求項7記載の発明は、請求項1乃
至6のいずれか1に記載の信号処理装置を備えた無線受
信機である。The invention according to claim 7 is a radio receiver comprising the signal processing device according to any one of claims 1 to 6.
【0019】また、請求項8記載の発明は、真空断熱層
に覆われ、冷却機構で冷却され、入力信号を処理する信
号処理部と、上記真空断熱層内のガス圧力の増加を抑制
する熱活性化型のゲッター材と、このゲッター材を加熱
して活性化するヒータとを備えた信号処理装置の冷却方
法に係り、冷却開始時に上記ヒータへ通電することを特
徴としている。Further, the invention according to claim 8 is a signal processing section which is covered with a vacuum heat insulating layer, is cooled by a cooling mechanism and processes an input signal, and heat which suppresses an increase in gas pressure in the vacuum heat insulating layer. The present invention relates to a cooling method of a signal processing device including an activation type getter material and a heater that heats and activates the getter material, and is characterized by energizing the heater at the start of cooling.
【0020】また、請求項9記載の発明は、真空断熱層
に覆われ、冷却機構で冷却され、入力信号を処理する信
号処理部と、上記真空断熱層内のガス圧力の増加を抑制
する熱活性化型のゲッター材と、このゲッター材を加熱
して活性化するヒータとを備えた信号処理装置の冷却方
法に係り、冷却開始時に上記ヒータへ通電し、所定条件
成立後に上記冷却機構へ通電を切り替えることを特徴と
している。The invention according to claim 9 is characterized in that it is covered with a vacuum heat insulating layer and cooled by a cooling mechanism to process an input signal, and heat for suppressing an increase in gas pressure in the vacuum heat insulating layer. The present invention relates to a cooling method of a signal processing device including an activation type getter material and a heater that heats and activates the getter material, energizing the heater at the start of cooling and energizing the cooling mechanism after a predetermined condition is satisfied. It is characterized by switching.
【0021】また、請求項10記載の発明は、請求項9
記載の信号処理装置の冷却方法に係り、上記所定条件成
立後とは一定時間経過後であることを特徴としている。The invention according to claim 10 is the same as that of claim 9.
The method for cooling a signal processing device as described above is characterized in that a certain period of time has elapsed after the predetermined condition is satisfied.
【0022】また、請求項11記載の発明は、請求項9
又は10記載の信号処理装置の冷却方法に係り、上記ヒ
ータから上記冷却機構への通電切替を予め設定した条件
あるいはシーケンスプログラムを用いて自動的に実現す
ることを特徴としている。The invention according to claim 11 is the invention according to claim 9.
Alternatively, according to the method of cooling the signal processing device of Item 10, it is characterized in that energization switching from the heater to the cooling mechanism is automatically realized by using a preset condition or a sequence program.
【0023】また、請求項12記載の発明は、請求項8
乃至11のいずれか1に記載の信号処理装置の冷却方法
に係り、上記信号処理部の主たる部分を超伝導材料で構
成することを特徴としている。Further, the invention according to claim 12 is the invention according to claim 8.
The method for cooling a signal processing device according to any one of 1 to 11 is characterized in that a main portion of the signal processing unit is made of a superconducting material.
【0024】また、請求項13記載の発明は、請求項1
2記載の信号処理装置の冷却方法に係り、上記超伝導材
料が高温超伝導体であることを特徴としている。The invention according to claim 13 is the same as claim 1.
The method for cooling a signal processing device according to 2, wherein the superconducting material is a high temperature superconductor.
【0025】また、請求項14記載の発明は、請求項8
乃至13のいずれか1に記載の信号処理装置の冷却方法
を含む無線受信機の冷却方法である。Further, the invention according to claim 14 is the invention according to claim 8.
A method for cooling a wireless receiver, including the method for cooling a signal processing device according to any one of items 1 to 13.
【0026】 上記構成により、信号処理部は、冷却機
構によって冷却されることによって、熱雑音が大幅に低
下する。また、信号処理部は、真空断熱層で覆われてい
るので、熱が入りにくい。そのため、冷却機構は、信号
処理部を効率よく冷却できるので、消費電力が低く抑え
られる。ここで、停電等により冷却機構が停止した後に
冷却機構を起動する場合、又は、真空封止後に長期間室
温で保管された後に冷却機構を起動する場合は、真空断
熱層内のガス圧力が増大しているので、真空断熱がかな
り劣化している。従って、このままでは熱流入量が大き
すぎるために、冷却機構を起動しても信号処理部の温度
が十分に下がらない。そこで、この発明では、冷却機構
を起動する際に、予めゲッター材を加熱して活性化する
ことにより真空断熱層内のガス圧力を低下させる。これ
により、真空断熱が改善されるので、冷却機構による冷
却が可能となる。さらに、ヒータの通電と冷却機構の起
動時の通電とが重ならないため、無線受信機に供給され
る電力が小容量で済む。With the above configuration, the signal processing unit is cooled by the cooling mechanism, so that the thermal noise is significantly reduced. Further, since the signal processing unit is covered with the vacuum heat insulating layer, it is difficult for heat to enter. Therefore, the cooling mechanism can efficiently cool the signal processing unit, so that the power consumption can be suppressed low. Here, when the cooling mechanism is started after the cooling mechanism is stopped due to a power failure, or when the cooling mechanism is started after being vacuum-sealed and stored at room temperature for a long time, the gas pressure in the vacuum heat insulating layer increases. Therefore, the vacuum insulation has deteriorated considerably. Therefore, since the amount of heat inflow is too large as it is, the temperature of the signal processing unit is not sufficiently lowered even if the cooling mechanism is started. Therefore, in the present invention, when the cooling mechanism is started, the gas pressure in the vacuum heat insulating layer is lowered by previously heating and activating the getter material. This improves vacuum insulation and allows cooling by a cooling mechanism. Further, since the energization of the heater and the energization at the time of starting the cooling mechanism do not overlap with each other, the electric power supplied to the wireless receiver can be small in capacity.
【0027】また、信号処理部の配線の主たる部分が超
伝導材料からなり、この超伝導材料が超伝導状態になる
まで信号処理部を冷却する能力を冷却機構が有する、と
してもよい。超伝導材料は、例えば、高音超伝導体であ
る。このように、冷却機構で冷却された温度で超伝導状
態になる超伝導材料で信号処理部を構成することによ
り、通過信号の低損失性や周波数特性のシャープカット
特性が得られる。また、超伝導材料が特に高音超伝導体
である場合は、超伝導状態になる温度が比較的高いの
で、小型かつ軽量で安価な冷却機構を使用できる。Further, the main part of the wiring of the signal processing section may be made of a superconducting material, and the cooling mechanism may have the ability to cool the signal processing section until the superconducting material becomes superconducting. The superconducting material is, for example, a treble superconductor. As described above, by configuring the signal processing unit with a superconducting material that is in a superconducting state at a temperature cooled by the cooling mechanism, low loss characteristics of passing signals and sharp cut characteristics of frequency characteristics can be obtained. Further, when the superconducting material is particularly a high-tone superconductor, the temperature at which it is in a superconducting state is relatively high, so that a small, lightweight, and inexpensive cooling mechanism can be used.
【0028】また、この発明の無線受信器は、冷却機構
の起動を冷却機構への通電開始により感知する機構を備
えていることにより、特に停電時には電源復帰とともに
自動的に冷却機構が起動し、無線受信器の故障時間を短
く抑えることができる。Further, since the wireless receiver of the present invention is provided with a mechanism for detecting the activation of the cooling mechanism by starting the energization of the cooling mechanism, the cooling mechanism is automatically activated upon the restoration of the power supply, especially in the case of a power failure, The failure time of the wireless receiver can be shortened.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】 以下、図面を参照して、この発
明に係る信号処理装置の実施の形態について説明する。
説明は実施例を用いて具体的に説明する。図1は、この
発明の信号処理装置の一実施例である無線受信機の構成
を示すブロック図である。この例の無線受信機は、同図
に示すように、アンテナ端子1と、アンテナ端子1から
入力された受信信号から所望の帯域の信号を選択する受
信帯域通過濾波器2と、受信帯域通過濾波器2の出力を
所望のレベルまで低雑音で増幅する受信低雑音増幅器3
と、受信低雑音増幅器3で増幅された受信信号を出力す
るための受信信号出力端子4とを備えている。また、受
信帯域通過濾波器2及び受信低雑音増幅器3は、真空容
器5中に真空封入され、真空断熱層6により外部と真空
断熱されるとともに、冷凍機7により冷却ステージ8上
で冷却される。更に、受信低雑音増幅器3に動作電力を
供給するための第一電源端子9が設けられている。Embodiments of the signal processing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
The description will be made in detail using examples. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a radio receiver which is an embodiment of the signal processing device of the present invention. As shown in FIG. 1, the radio receiver of this example includes an antenna terminal 1, a reception band pass filter 2 for selecting a signal in a desired band from a reception signal input from the antenna terminal 1, and a reception band pass filter. Reception low noise amplifier 3 for amplifying the output of the device 2 to a desired level with low noise
And a reception signal output terminal 4 for outputting the reception signal amplified by the reception low noise amplifier 3. The reception band-pass filter 2 and the reception low-noise amplifier 3 are vacuum-sealed in a vacuum container 5, vacuum-insulated from the outside by a vacuum heat insulating layer 6, and cooled on a cooling stage 8 by a refrigerator 7. . Further, a first power supply terminal 9 for supplying operating power to the reception low noise amplifier 3 is provided.
【0030】また、冷凍機7と、ゲッター材12の活性
化のために用意された加熱用ヒータ13と、それらに電
力を供給する第二電源端子10とは、それぞれリレー1
7を介して接続されている。リレー17はシーケンサ1
8により制御される。真空容器5及び冷凍機7は筐体1
1に収容される。シーケンサ18は、第二電源端子10
から電力を供給されて動作するとともに、起動ごと、即
ち新たに通電されるごとに初期状態にリセットされ、プ
ログラムされたシーケンスを繰り返す。Further, the refrigerator 7, the heating heater 13 prepared for activating the getter material 12, and the second power supply terminal 10 for supplying electric power to them are respectively provided in the relay 1
It is connected via 7. Relay 17 is sequencer 1
Controlled by 8. The vacuum container 5 and the refrigerator 7 are the housing 1
It is housed in 1. The sequencer 18 uses the second power supply terminal 10
It is supplied with power from the power source to operate, and is reset to the initial state each time it is activated, that is, each time when new power is supplied, and the programmed sequence is repeated.
【0031】即ち、通電が開始されると、シーケンサ1
8は、初期状態に戻り、まず、リレー17を操作してヒ
ータ13に一定時間通電する。この時間は、ヒータ13
からの加熱によりゲッター材12を活性化するのに必要
十分な時間に、予め設定しておく。この際、第二電源端
子10には、例えば直流で48Vといった規定電圧で電
力が供給されているため、ヒータ13の抵抗値もそれに
合わせて作製する。この時、冷凍機7はまだ起動してい
ないため、限られている電力供給量を消費しない。従っ
て、供給される電力量を抑制することができる。ゲッタ
ー材12が活性化されると、真空断熱層6内のガスを吸
着するため、真空断熱が改善される。That is, when energization is started, the sequencer 1
8 returns to the initial state, and first operates the relay 17 to energize the heater 13 for a predetermined time. This time, the heater 13
It is set in advance to a time necessary and sufficient for activating the getter material 12 by heating from. At this time, since power is supplied to the second power supply terminal 10 at a specified voltage of, for example, 48 V DC, the resistance value of the heater 13 is also made accordingly. At this time, the refrigerator 7 has not started yet, and therefore does not consume the limited amount of power supply. Therefore, the amount of power supplied can be suppressed. When the getter material 12 is activated, the gas in the vacuum heat insulating layer 6 is adsorbed, so that the vacuum heat insulation is improved.
【0032】次に、シーケンサ18は、リレー17を操
作して冷凍機7に電力を供給する。これにより、冷凍機
7は、起動し、冷却ステージ8の冷却を開始する。この
際、真空断熱の状態が改善されているため、冷凍機7の
冷凍能力内での冷却が可能となり、さらに、冷却ステー
ジ8が冷却されることにより、冷却ステージ8に取り付
けられた活性炭16がさらに真空断熱層6内のガスを吸
着し、真空断熱が改善されていき、さらに冷却ステージ
8は冷却されていく。従って、シーケンサ18は、冷凍
機7の起動を冷凍機7への通電開始により感知する機構
となっている。Next, the sequencer 18 operates the relay 17 to supply electric power to the refrigerator 7. As a result, the refrigerator 7 starts up and starts cooling the cooling stage 8. At this time, since the state of vacuum heat insulation is improved, it becomes possible to cool within the refrigerating capacity of the refrigerator 7, and further, by cooling the cooling stage 8, the activated carbon 16 attached to the cooling stage 8 is removed. Further, the gas in the vacuum heat insulation layer 6 is adsorbed, the vacuum heat insulation is improved, and the cooling stage 8 is further cooled. Therefore, the sequencer 18 has a mechanism for detecting the start-up of the refrigerator 7 by starting energization of the refrigerator 7.
【0033】従って、特に停電時には、電源復帰ととも
に自動的に冷凍機7が起動し、無線受信機の故障時間を
短く抑えられる。従って、停電等により冷凍機7が停止
した後、あるいは真空封止後に二箇月以上の長期間に亘
って室温で保管された後に、冷凍機7を起動する際に、
そのままでは真空断熱の劣化により冷凍機7を起動して
も冷却できない場合において、自動的に真空断熱を改善
し、冷凍機7による冷却を可能とする冷却機構の起動方
法と、当該起動方法を実現する機構を有していることを
特徴とする無線受信機を提供できる。Therefore, especially in the event of a power failure, the refrigerator 7 is automatically started when the power is restored, and the failure time of the radio receiver can be kept short. Therefore, when the refrigerator 7 is started after being stopped at a room temperature for a long period of two months or more after the refrigerator 7 is stopped due to a power outage or after vacuum sealing,
If the refrigerator cannot be cooled even if the refrigerator 7 is started up due to deterioration of the vacuum insulation as it is, the vacuum insulation is automatically improved and the cooling mechanism start-up method that enables cooling by the refrigerator 7 and the start-up method are realized. It is possible to provide a wireless receiver characterized by having a mechanism for
【0034】ところで、受信帯域通過濾波器2は、冷凍
機7で冷却した温度で超伝導状態となる超伝導材料を用
いて構成してもよい。この場合、受信帯域通過濾波器2
は、例えばマイクロストリップライン(図示せず)で構
成され、そのマイクロストリップラインを構成するグラ
ンド層と信号線とがともに超伝導材料で構成される。受
信帯域通過濾波器2を超伝導材料より構成することによ
り、受信帯域通過濾波器2の損失を著しく小さくでき、
受信機の雑音指数を大幅に低減できる。その結果、無線
受信機の感度を大幅に改善することができる。The reception bandpass filter 2 may be made of a superconducting material which is in a superconducting state at a temperature cooled by the refrigerator 7. In this case, the reception band pass filter 2
Is formed of, for example, a microstrip line (not shown), and the ground layer and the signal line forming the microstrip line are both formed of a superconducting material. By forming the reception bandpass filter 2 from a superconducting material, the loss of the reception bandpass filter 2 can be significantly reduced,
The noise figure of the receiver can be greatly reduced. As a result, the sensitivity of the wireless receiver can be significantly improved.
【0035】また、受信帯域通過濾波器2を構成する超
伝導材料として、高温超伝導体を用いてもよい。高温超
伝導体としては、例えばBi系、Tl系、Hg系、Y
系、Ag系等の銅酸化物超伝導体があり、これらはいず
れも使用可能である。高温超伝導体の中には、超伝導状
態に転移する温度が100Kを超える物質も存在する。
このような超伝導体では、例えば1気圧下での液体窒素
の沸点77.4K程度に冷却するだけで超伝導状態が得
られる。そのため、冷凍機7の冷却能力を緩和でき、よ
り小型で、かつ安価な極低温冷凍機7が使用可能とな
る。その結果、無線受信機を小型かつ安価に構成するこ
とができる。A high temperature superconductor may be used as the superconducting material forming the receiving band pass filter 2. Examples of high-temperature superconductors include Bi-based, Tl-based, Hg-based, and Y-based
There are copper oxide superconductors such as those based on the system and Ag, and any of these can be used. Some high-temperature superconductors have a temperature at which the transition to the superconducting state exceeds 100K.
In such a superconductor, a superconducting state can be obtained by simply cooling the liquid nitrogen to a boiling point of about 77.4K under 1 atm. Therefore, the cooling capacity of the refrigerator 7 can be relaxed, and the cryogenic refrigerator 7 that is smaller and cheaper can be used. As a result, the wireless receiver can be made compact and inexpensive.
【0036】なお、この発明は上記実施例に限定され
ず、この発明の技術思想の範囲内において、実施例は適
宜変更され得ることは明らかである。例えば、上述の実
施例においては、所定条件成立後とは、一定時間経過後
としたが、これに限定されず、一定圧力到達後としても
よい。It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it is apparent that the embodiments can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the condition after the predetermined condition is satisfied is after a certain period of time has passed, but the present invention is not limited to this and may be after the constant pressure is reached.
【0037】また、上述の実施例においては、冷却して
用いる信号処理装置として無線受信機の場合について説
明したが、これに限定されず、冷凍機で冷却している信
号処理装置にも適用できる。例えば、冷凍機冷却式の赤
外線受信機や、SQUID(superconducting quantum
interference device;超伝導量子干渉デバイス)等、
他の冷凍機冷却式のデバイスにおいても適用できること
はいうまでもない。Further, in the above-mentioned embodiments, the case of the radio receiver as the signal processing device to be used after cooling has been described, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a signal processing device cooled by a refrigerator. . For example, a refrigerator-cooled infrared receiver or a SQUID (superconducting quantum)
interference device; superconducting quantum interference device), etc.
It goes without saying that it can be applied to other refrigerator-cooled devices.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、冷却開始時にヒータへ通電する、又は冷却開始
時にヒータへ通電してから所定条件成立後に冷却機構へ
通電することにより、停電等により冷却機構が停止した
後に冷却機構を起動する場合、又は真空封止後に長期間
室温で保管された後に冷却機構を起動する場合でも、冷
却機構を起動開始時に真空断熱層内のガス圧力を低下で
きるので、冷却機構による冷却が可能となる。As described above, according to the configuration of the present invention, the heater is energized at the start of cooling, or the heater is energized at the start of cooling and then the cooling mechanism is energized after a predetermined condition is satisfied. Even if the cooling mechanism is started after the cooling mechanism has stopped due to, for example, or if the cooling mechanism is started after being stored at room temperature for a long time after vacuum sealing, the gas pressure in the vacuum heat insulating layer at the start of starting the cooling mechanism is controlled. Since it can be lowered, cooling by the cooling mechanism becomes possible.
【0039】また、信号処理部の配線を超伝導材料とす
ることにより、通過信号の低損失性や周波数特性のシャ
ープカット特性が得られるとともに、小型かつ軽量で安
価な冷却機構を使用することができる。Further, by using a superconducting material for the wiring of the signal processing section, low loss of passing signals and sharp cut characteristics of frequency characteristics can be obtained, and a small, lightweight and inexpensive cooling mechanism can be used. it can.
【0040】換言すると、この発明の構成によれば、信
号濾波器及び信号増幅器あるいはそのいずれかを含む信
号処理部を有し、その信号処理部を真空断熱層で覆い、
冷却機構で冷却する無線受信機であって、活性化のため
の加熱用ヒータを内蔵する熱活性化型ゲッター材を真空
断熱層内のガス圧力の増加を抑制する機構として真空断
熱層内に設置した無線受信機において、冷却機構の起動
時に、加熱用ヒータに通電し、ゲッター材を加熱活性化
することを特徴とする冷却機構の起動方法と、当該起動
方法を自動的に実現する機構を有する。これによって、
停電等により冷凍機が停止した後、あるいは、真空封止
後に長期間室温で保管された後に、冷凍機を起動する際
に、熱活性化型ゲッター材の作用により真空断熱層内の
ガス圧力を低下させ、真空断熱の状態を改善することが
できる。従って、冷凍機による冷却が可能となる。In other words, according to the configuration of the present invention, the signal processing unit includes the signal filter and / or the signal amplifier, and the signal processing unit is covered with the vacuum heat insulating layer.
It is a wireless receiver that cools with a cooling mechanism, and a heat-activated getter material with a built-in heater for activation is installed in the vacuum heat insulation layer as a mechanism to suppress an increase in gas pressure in the vacuum heat insulation layer. In the wireless receiver described above, when the cooling mechanism is activated, the heater for heating is energized to heat and activate the getter material, and a method for activating the cooling mechanism and a mechanism for automatically realizing the activation method are provided. . by this,
After the refrigerator stops due to a power failure or after it is stored at room temperature for a long time after vacuum sealing, the gas pressure in the vacuum heat insulation layer is increased by the action of the heat-activated getter material when the refrigerator is started. The state of vacuum insulation can be improved. Therefore, cooling by the refrigerator is possible.
【0041】また、この発明の構成によれば、信号濾波
器及び信号増幅器、あるいはそのいずれかを含む信号処
理部を有し、その信号処理部を真空断熱層で覆い、冷却
機構で冷却する無線受信機であって、活性化のための加
熱用ヒータを内蔵する熱活性化型ゲッター材を真空断熱
層内のガス圧力の増加を抑制する機構として真空断熱層
内に設置した無線受信機において、冷却機構を起動する
際に、予め当該加熱用ヒータに通電し、ゲッター材を加
熱活性化した後に冷却機構を起動することを特徴とする
冷却機構の起動方法と、当該起動方法を自動的に実現す
る機構を有することによって、停電等により冷凍機が停
止した後、あるいは、真空封止後に長期間室温で保管さ
れた後に、冷凍機を起動する際に、熱活性化型ゲッター
材の作用により真空断熱層内のガス圧力を低下させ、真
空断熱の状態を改善することができる。従って、冷凍機
による冷却が可能となる。さらに、ヒータの通電と冷却
機構の起動時の通電とが重ならないため、無線受信機に
供給される電力が小容量で済む。Further, according to the structure of the present invention, a radio having a signal processing unit including a signal filter and / or a signal amplifier, and covering the signal processing unit with a vacuum heat insulating layer and cooling with a cooling mechanism. In a receiver, a wireless receiver in which a heat-activated getter material containing a heating heater for activation is installed in the vacuum heat insulating layer as a mechanism for suppressing an increase in gas pressure in the vacuum heat insulating layer, When the cooling mechanism is started, the heating heater is energized in advance, the getter material is heated and activated, and then the cooling mechanism is started, and the starting method is automatically realized. By having a mechanism to operate, after the refrigerator is stopped due to a power outage or after it is stored at room temperature for a long time after vacuum sealing, the function of the heat-activated getter material is effective when the refrigerator is started. Reducing the gas pressure in the heat insulating layer, it is possible to improve the state of the vacuum thermal insulation. Therefore, cooling by the refrigerator is possible. Further, since the energization of the heater and the energization at the time of starting the cooling mechanism do not overlap with each other, the electric power supplied to the wireless receiver can be small in capacity.
【0042】以上のように、この発明によれば、冷却機
構の停止により真空断熱が劣化し、そのままでは冷却機
構を起動しても冷却できない場合において、自動的に真
空断熱を改善し、冷却機構による冷却を可能とする冷却
機構の起動方法と、当該起動方法を自動的に実現する機
構を有していることを特徴とする無線受信機とを提供す
ることができる。As described above, according to the present invention, the vacuum heat insulation is automatically improved when the vacuum heat insulation deteriorates due to the stop of the cooling mechanism and cannot be cooled even if the cooling mechanism is started as it is. It is possible to provide a method of activating a cooling mechanism that enables cooling by means of a radio receiver and a radio receiver characterized by having a mechanism that automatically realizes the method of activation.
【図1】 従来の無線受信機の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional wireless receiver.
【図2】 この発明の一実施例である無線受信機の構成
を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a wireless receiver that is an embodiment of the present invention.
1 アンテナ端子 2 受信帯域通過濾波器(信号処理部) 3 受信低雑音増幅器(信号処理部) 4 受信信号出力端子 5 真空容器 6 真空断熱層 7 冷凍機(冷却機構) 8 冷却ステージ 9 第一電源端子 10 第二電源端子 11 筐体 12 ゲッター材 13 加熱用ヒータ 14、15 ヒータ用端子 16 活性炭(ガス吸着材) 17 リレー(通電制御部) 18 シーケンサ(通電制御部) 1 antenna terminal 2 Reception band pass filter (Signal processing unit) 3 Reception low noise amplifier (Signal processing unit) 4 Received signal output terminal 5 vacuum container 6 Vacuum insulation layer 7 Refrigerator (cooling mechanism) 8 cooling stages 9 First power supply terminal 10 Second power supply terminal 11 housing 12 getter material 13 Heating heater 14, 15 Heater terminals 16 Activated carbon (gas adsorbent) 17 Relay (energization controller) 18 Sequencer (energization controller)
フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−246922(JP,A) 特開2001−144635(JP,A) 特開2001−136083(JP,A) 特開 平11−186922(JP,A) 特開 平10−224269(JP,A) 特開 平10−135525(JP,A) 特開 平10−126290(JP,A) 特公 昭52−26401(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 11/02 102 H04B 1/00 Continuation of front page (56) Reference JP 2000-246922 (JP, A) JP 2001-144635 (JP, A) JP 2001-136083 (JP, A) JP 11-186922 (JP, A) JP-A-10-224269 (JP, A) JP-A-10-135525 (JP, A) JP-A-10-126290 (JP, A) JP-B-52-26401 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F24F 11/02 102 H04B 1/00
Claims (14)
れ、入力信号を処理する信号処理部と、前記真空断熱層
内のガス圧力の増加を抑制する熱活性化型のゲッター材
と、このゲッター材を加熱して活性化するヒータとを備
えた信号処理装置であって、 冷却開始時に前記ヒータへ通電する通電制御部をさらに
備えていることを特徴とする信号処理装置。1. A signal processing unit which is covered with a vacuum heat insulating layer, is cooled by a cooling mechanism, and processes an input signal, and a heat activation type getter material which suppresses an increase in gas pressure in the vacuum heat insulating layer. A signal processing device comprising a heater that heats and activates the getter material, further comprising an energization control unit that energizes the heater when cooling is started.
れ、入力信号を処理する信号処理部と、前記真空断熱層
内のガス圧力の増加を抑制する熱活性化型のゲッター材
と、このゲッター材を加熱して活性化するヒータとを備
えた信号処理装置であって、 冷却開始時に前記ヒータへ通電し、所定条件成立後に前
記冷却機構へ通電を切り替える通電制御部をさらに備え
ていることを特徴とする信号処理装置。2. A signal processing unit which is covered with a vacuum heat insulating layer, is cooled by a cooling mechanism, and processes an input signal, and a heat activation type getter material which suppresses an increase in gas pressure in the vacuum heat insulating layer. A signal processing device including a heater that heats and activates the getter material, further comprising an energization control unit that energizes the heater at the start of cooling and switches energization to the cooling mechanism after a predetermined condition is satisfied. A signal processing device characterized by the above.
であることを特徴とする請求項2記載の信号処理装置。3. The signal processing device according to claim 2, wherein the condition after the predetermined condition is satisfied is after a predetermined time has elapsed.
記ヒータのどちらか一方へ通電を切り替えるリレーと、
このリレーを制御するシーケンサとからなることを特徴
とする請求項2又は3記載信号処理装置。4. The energization control unit includes a relay that switches energization to either one of the cooling mechanism and the heater,
4. The signal processing device according to claim 2, comprising a sequencer for controlling this relay.
料で構成されていることを特徴とする請求項1乃至4の
いずれか1に記載の信号処理装置。5. The signal processing device according to claim 1, wherein a main portion of the signal processing unit is made of a superconducting material.
とを特徴とする請求項5記載の信号処理装置。6. The signal processing apparatus according to claim 5, wherein the superconducting material is a high temperature superconductor.
号処理装置を備えた無線受信機。7. A radio receiver comprising the signal processing device according to claim 1.
れ、入力信号を処理する信号処理部と、前記真空断熱層
内のガス圧力の増加を抑制する熱活性化型のゲッター材
と、このゲッター材を加熱して活性化するヒータとを備
えた信号処理装置の冷却方法であって、 冷却開始時に前記ヒータへ通電することを特徴とする信
号処理装置の冷却方法。8. A signal processing unit which is covered with a vacuum heat insulating layer, is cooled by a cooling mechanism, and processes an input signal, and a heat-activated getter material for suppressing an increase in gas pressure in the vacuum heat insulating layer. A cooling method for a signal processing device comprising a heater for heating and activating the getter material, wherein the heater is energized at the start of cooling.
れ、入力信号を処理する信号処理部と、前記真空断熱層
内のガス圧力の増加を抑制する熱活性化型のゲッター材
と、このゲッター材を加熱して活性化するヒータとを備
えた信号処理装置の冷却方法であって、 冷却開始時に前記ヒータへ通電し、所定条件成立後に前
記冷却機構へ通電を切り替えることを特徴とする信号処
理装置の冷却方法。9. A signal processing unit which is covered with a vacuum heat insulating layer and is cooled by a cooling mechanism to process an input signal, and a heat activation type getter material which suppresses an increase in gas pressure in the vacuum heat insulating layer. A method of cooling a signal processing device, comprising a heater for heating and activating the getter material, characterized in that the heater is energized at the start of cooling and the energization is switched to the cooling mechanism after a predetermined condition is satisfied. A method for cooling a signal processing device.
後であることを特徴とする請求項9記載の信号処理装置
の冷却方法。10. The method for cooling a signal processing device according to claim 9, wherein the predetermined condition is satisfied after a predetermined time has elapsed.
切替を予め設定した条件あるいはシーケンスプログラム
を用いて自動的に実現することを特徴とする請求項9又
は10記載の信号処理装置の冷却方法。11. The method of cooling a signal processing device according to claim 9, wherein switching of energization from the heater to the cooling mechanism is automatically realized by using a preset condition or a sequence program.
材料で構成することを特徴とする請求項8乃至11のい
ずれか1に記載の信号処理装置の冷却方法。12. The method for cooling a signal processing device according to claim 8, wherein a main portion of the signal processing unit is made of a superconducting material.
ことを特徴とする請求項12記載の信号処理装置の冷却
方法。13. The method for cooling a signal processing device according to claim 12, wherein the superconducting material is a high temperature superconductor.
の信号処理装置の冷却方法を含む無線受信機の冷却方
法。14. A method for cooling a wireless receiver, including the method for cooling a signal processing device according to claim 8.
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